PCB技術 - 回路基板材料のDK値の特定の意味を理解することは設計変更を減らすことができる

回路基板材料のDK値の特定の意味を理解することは設計変更を減らすことができる

の開発段階で PCB 回路, これは、通常、複数の回路設計の反復, 回路試験を含むこと, 再設計と再処理. これらの複数の変更はコスト増加につながるかもしれない. プロジェクトが開発から市場立ち上げまで4から8の変化を受けることは珍しくありません. より一般的に使用される方法は、正確なシミュレーションのための回路シミュレーションソフトウェアを使用することである, 変更件数や関連費用を大幅に減らすことができます.

回路設計者が回路の電気的性能を予測できる非常に良いシミュレーションソフトウェアツールが多数存在する。同様の回路シミュレーションは回路のインピーダンスと挿入損失に密接に関係した回路モデルに基づいている。回路シミュレーションにより回路の多くの性能と属性を得ることができるが，実際の回路性能とシミュレーションモデルのシミュレーション結果はしばしばある種の違いを持つ。いくつかの違いは小さいその他は非常に重要です。

シミュレーションソフトウェアにデータを入力する前に, デザイナーは、満たされたデータの特定の意味と詳細を理解する必要があります. 回路のユニークな期待される性能のために, すべてのシミュレーションモデルは異なります, したがって、入力データはモデルと正確に一致しないかもしれません. シミュレーション結果の不正確さは、モデルを定義するとき、ユーザーによって、入力されるデータによって、生じることができる. 時々, それはユーザの怠慢かもしれない, または、ユーザーが正確であると信じている情報は、実際に不正確です. One of the potential inaccuracies is the value of the dielectric constant (Dk) of the PCB材料 used in the circuit. DK値自体が正確である可能性があります, しかし、ユーザはDK値が得られる方法を誤解しているかもしれません.

任意の誘電体材料のDKは、周波数に関連する。言い換えると、同じ材料をテストして、同じテスト方法を使用するとき、異なる周波数でテストされるとき、DK値はわずかに異なります。通常，数mhz〜5 ghz〜10 ghzの周波数範囲では，dkは周波数がわずかに変化する。ほとんどの低損失回路材料では，dk周波数曲線は10 ghzから250 ghzまでわずかに負の傾き変化を持つ。この周波数範囲を考慮して、回路材料の分極に従って、周波数が高くなるにつれて、DKは通常2 %未満に低下する。より正確な回路モデリングのために、回路と同じ周波数で生成される材料のDKデータを使用するべきである。

別の問題は、通常、回路シミュレーションで使用されるDK値に対して無視するのが容易である異方性である。ほとんどの回路材料は異方性であり、それはDKが材料の3つの軸に異なる値を有することを意味する。回路材料のZ軸（厚さ方向）Dkが材料のx−y平面dkと異なることは、非常に一般的である。X軸とY軸のDK値は通常同様ですが、X、Y、Z軸のDK値は通常非常に異なります。また，材料の試験にはdk試験法が多い。いくつかの試験方法はz軸上の材料の特性を評価し，x‐y平面の特性を評価する方法もある。

彼らのモデルのデザイナーによって使用されるDK情報がX - Y平面（Z軸よりむしろ）にあるならば、それは彼らの特定のモデルに適していないかもしれません。DK値を得るためにどのテストメソッドを使用してDKとテスト周波数を決定するかを知ることは非常に役立つ。

大部分 高周波回路基板材料, DK値は通常4以下である, そして、異方性は通常それほど重要でありません. ほとんどの場合, z軸とx‐y平面のdk値の差は3 %以下である. しかし, 無充填ガラス布強化回路材料, DK差はずっと高いかもしれない.

dk値が高い材料（例えば6以上のdk値）の材料では，x‐y平面のdk値はz軸のdk値と全く異なる。これらの材料については、異方性のために、材料のDKの違いは通常5 %〜15 %である（実際の値は特定の材料に依存する）。いくつかの例外では、いくつかの高dk材料は非常に異方性を有する。いずれの場合も、DK値が高い材料を使用する場合、設計者は異方性を考慮すべきである。

最後に、設計者は、回路設計構造に最も類似したテスト方法で得られたDK値を使用し、周波数は同じである。限られた数のテスト方法と回路応用の広い範囲のため、設計者がテストメソッドとモデルの間で良い一致を見つけることは難しいかもしれません。いずれにせよ、デザイナーは理解し、ユニバーサルを使用しようとする必要があります